Птицам легко приземлиться на ветку и сохранить равновесие. Теперь это могут делать и летающие роботы.
Воссоздание движений животных – серьезная задача для робототехники. Потребовалось много времени, чтобы построить машины, которые ходят на двух ногах, как люди. Теперь есть устройство, которое может сидеть как курица на насесте.
Робот-птица под названием SNAG (от английского stereotyped nature-inspired aerial grasper) был построен инженерами из американского Стэнфордского университета.
– Посадка на ветку – задача не из простых. За миллионы лет птицы освоили его в совершенстве. Они могут ловить ветви различной формы и поверхности, – объясняет доктор Уильям Родерик. Это один из авторов открытия, описанного в научном журнале Science Robotics.
Как птицам удается приземлиться на ветку и не упасть?
Чтобы понять, как птицы приземляются на ветки, ученые изучили их поведение в лабораторных условиях. Для своего исследования они выбрали крошечных попугаев под названием Forpus coelestis. Они снимали на специальные камеры, как птицы взлетают и приземляются на шесты из различных материалов. В свою очередь, они поместили в палочки датчики, которые регистрировали давление, оказываемое птичьими когтями.
Оказалось, что воробьи очень хорошо приземляются, даже если палка покрыта скользким тефлоном. Интересно, что перед приземлением механику полета не меняли, вне зависимости от типа рукояти. Вся работа по захвату перекладины зависела от лап птицы.
Летающий робот оснащен когтями, похожими на соколиные
Основываясь на этих результатах, исследователи разработали робота SNAG. Его лапы были смоделированы по образцу когтей сапсана. Они построили их из элементов, напечатанных на 3D-принтере, электродвигателей и лесок. Также оснастили их датчиками.
Программное обеспечение ножного управления также было важным элементом. Благодаря этому робот может использовать давление, оказываемое на палку во время приземления, чтобы сжать когти на ней. Делает это мгновенно – всего за 20 миллисекунд (тысячные доли секунды). Затем благодаря датчикам балансирует, чтобы не упасть и удержать равновесие.
Ноги киберптицы соединены с дроном с четырьмя роторами. Так был создан полный SNAG. Во время пандемии доктор Родерик взял устройство в лес в Орегоне. Там он проводил испытания в естественных условиях. Благодаря этому SNAG может не только приземляться на разные типы веток, но и ловить когтями различные объекты в полете.
Кибернетические птицы смогут патрулировать территорию и нести грузы
Устройство еще нуждается в доработке. Требуется более совершенное программное обеспечение для управления полетом, например, чтобы избегать препятствий. Однако конструкторы уже уверены, что SNAG найдет множество применений.
Эти типы роботов могут быть полезны для патрулирования труднодоступных мест. Их можно использовать при поисково-спасательных операциях. Текущая версия SNAG оснащена, среди прочего, датчиком влажности, что позволяет удаленно контролировать окружающую среду.
Однако в конечном итоге дизайнеры мечтают провести биологические исследования. «Если у нас будет робот, который ведет себя как птица, мы сможем проводить наблюдения, которые до сих пор были невозможны», – говорит доктор Родерик. Его команда надеется выиграть приз в размере 10 миллионов долларов в конкурсе Xprize. Последнее издание книги посвящено новым инструментам для изучения биоразнообразия тропических лесов.
